DE4239643C2 - Drosselvorrichtung zur Drosselung einer Flüssigkeitsströmung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drosselvorrichtung zur Drosselung einer Flüssigkeitsströmung in einer Leitung. Dabei geht es insbesondere um eine solche Leitung, die Faserstoffsuspensionen führt, und die einer Papiermaschine vorgeschaltet ist.

Zur Drosselung von fluiden Strömungen sind Ventile in vielfältiger Bauart Stand der Technik. Wesentlicher Nachteil dieser Ventile wie z. B. Kugelventile, Klappenventile, Schiebeventile u.ä. ist, daß sie zur Erzeugung des gewünschten Strömungswiderstandes die Reibung zwischen benachbarten Flüssigkeitsschichten und/oder zusätzlich die Reibung zwischen einer Flüssigkeitsschicht und der begrenzenden Wand ausnutzen. Da jedoch erst bei erheblichen Strömungsgeschwindigkeiten der Widerstandsbeiwert eines solchen Ventiles die gewünschte Größe erreicht, müssen Querschnitte dieser Größe beim Durchströmen mit Stoffsuspension in ungewünschter Weise zum Verstopfen neigen und beim Betrieb in Papiermaschinen Faserwische und Ablagerungen erzeugen. Faserwische sind lokale Faseranhäufungen. Werden Faserwische oder Ablagerungen z. B. unter Einfluß von Scherkräften vor Beginn des Blattbildungsprozesses nicht wieder aufgelöst, so entstehen im günstigsten Fall Formationsstörungen in der Papierbahn. Die Erfahrung zeigt jedoch, daß Inhomogenitäten dieser Art im Blatt häufig Ausgangspunkt von Abrissen der gesamten Papierbahn darstellen und damit zu entscheidenden Betriebsstörungen führen.

DE 33 44 011 C2 zeigt eine Drosselvorrichtung, die als Druckentspannungselement dient. Dabei wird ein Fluid zwischen zwei wellenförmigen Oberflächen hindurchgeführt, wobei der Abstand der Oberflächen zueinander verändert werden kann. Die Wellenformen sind von vornherein gegeben.

Weitere Vorrichtungen ähnlicher Art sind bekannt geworden aus DE-PS 6 26 654, DE-GM 71 16 375 und DE 26 43 996 A1. Bei diesen Drosselvorrichtungen entsteht die Drosselwirkung aufgrund eines sich verkleinernden Querschnittes. Werden fluideähnlich Papierstoffsuspensionen durch diese Vorrichtungen hindurchgeführt, so besteht aufgrund der Toträume die Gefahr des Anhängens von Feststoffen, beispielsweise von Faserwischen.

Aus US-B-Handbook of Walves, Piping and Pipeline, Houston, US 1982 ist ein Quetschventil bekannt geworden, bei dem durch Zusammenquetschen eines Schlauches eine Drosselwirkung erzielt wird. Das zusammengequetschte Schlauchprofil hat dabei jedoch keinen welligen Verlauf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Ventil bzw. zumindestens ein Drosselorgan zu beschreiben, welches sich insbesondere für den Einsatz in Papiermaschinen eignet, und in seinen wesentlichen Konstruktionsmerkmalen darauf ausgerichtet ist eine Faserwischbildung zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfinder haben erkannt, daß ein Ventil bzw. Drosselorgan, welches den Flüssigkeitsstrom innerhalb einer Papiermaschine regeln soll zur Vermeidung von Faserwischbildungen im wesentlichen auf jegliche Kanten innerhalb des Drosselorganes verzichten muß. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn sich der Widerstand, der durch dieses Drosselorgan entsteht im wesentlichen durch einen aufgrund von Turbulenzen induzierten Widerstand aufbaut.

Einer derartigen Forderung kommt erfindungsgemäß ein flexibles Rohr nahe, welches z. B. von einem mit unterschiedlichem Druck beaufschlagbaren Medium umgeben ist, wobei die Flexibilität des Rohres ortsabhängig unterschiedlich ausgebildet sein kann. Wird solch ein flexibles Rohr von außen mit steigendem Druck beaufschlagt, so bildet sich ausgehend von einer glatten Rohrform eine Form der Wandung heraus, die im Längsschnitt gesehen z. B. einen wellenförmigen Verlauf hat und deren Amplituden und deren freier Querschnitt abhängig von der Stärke des beaufschlagten Druckes sind. Aufgrund dieser Formgebung ist ein flexibel einstellbarer Widerstand möglich, wobei eine Faserwischbildung nahezu ausgeschlossen.

Erfindungsgemäß ist es natürlich auch möglich anstelle eines flexiblen Rohres zwei in sich starre, strukturierte Oberflächen aufeinander zuzubewegen, die den gleichen Effekt eines induzierten Widerstandes erzeugen.

Allgemein läßt sich ein erfindungsgemäßes Drosselorgan so darstellen, daß mehrere miteinander kommunizierende Räume - die von dem Fluid durchströmt werden - unterschiedlichen Querschnittes hintereinander geschaltet werden, wobei das sie durchströmende Fluid mehrfach zur Turbulenz angeregt wird. Durch geeignete Formgebung und Ausgestaltung wird das Drosselorgan so gestaltet, daß die Querschnitte kontinuierlich veränderbar sind, wobei auch die relativen Querschnittsveränderungen von kleinem zu großem Querschnitt beeinflußt werden können.

Eine mögliche Realisierung dieser allgemeinen Darstellung besteht z. B. in zwei gegenüberliegenden, seitlich begrenzten Platten, die in Strömungsrichtung gesehen eine sinusförmige Wellenoberfläche gleicher Wellenlänge aufweisen und die zur Erzeugung eines unterschiedlichen Strömungswiderstandes in Strömungsrichtung gegeneinander verschoben werden. Eine ähnliche Möglichkeit ergibt sich, wenn man einen Kegel mit gewellter Oberfläche in einen Trichter mit ebenfalls gleichlaufender gewellter Oberfläche hineintaucht, wobei hier der Öffnungswinkel des Trichters und des Kegels zur Erzeugung eines im Mittelwert etwa gleichen offenen Kreisquerschnittes über die gesamte Länge des Kegels unterschiedlich sein kann.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin ist im übrigen folgendes dargestellt:

Fig. 1 Erfindungsgemäße Drosselvorrichtung.

Fig. 2a und 2b Querschnitt durch die Drosselvorrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drosselvorrichtung. Es sind zwei hintereinanderliegende Rohre 1 und 2 gleichen Durchmessers gezeigt, die über einen elastischen Schlauch 4 miteinander verbunden sind. Um den Schlauch 4 ist ein, an den Verbindungsstellen zwischen den Rohren 1 und 2 dicht abschließender Druckkasten 3 angeordnet, der über ein Anschlußstück 5 mit einer ein Druckmedium 6 führenden Leitung verbunden ist. Der Schlauch 4 ist derart gestaltet, daß er Bereiche größerer und Bereiche geringerer Flexibilität besitzt, so daß bei einem Anstieg des Außendruckes um den Schlauch 4 durch Zuführung eines Fluides 6 in die Zuleitung 5 des Druckkastens 3 eine Verformung des Schlauches 4 derart stattfindet, daß die große Halbachse des ursprünglich ovalen Schlauches länger wird, d. h. die beiden gegenüberliegenden Seiten abflachen und sich aufeinander zubewegen.

Eine unterschiedliche Flexibilität des Schlauches über den Umfang wird dadurch erreicht, daß die Bereiche mit großem Radius eine quer zur Strömungsrichtung verlaufende Wellung besitzen und die Bereiche mit kleinem Radius glatt sind.

Die Fig. 2a und 2b zeigen beispielhaft einen solchen Schlauch in einem Schnitt quer zur Strömungsrichtung. Die Fig. 2a zeigt die Form des gewählten Schlauches bei geringem Umgebungsdruck, wodurch eine relativ große freie Durchgangsfläche besteht, wobei die Amplitude der Wellung relativ gering ist.

Fig. 2b zeigt die gleiche Situation jedoch unter hohem Umgebungsdruck, wodurch einerseits eine etwas geringere Querschnittsfläche besteht auf der anderen Seite die Amplitude der Wellung vergrößert ist und dadurch ein wesentlich höherer induzierter Widerstand gegeben ist.

Die oben beschriebene Wellung wird ferner dazu benutzt, Turbulenzen in der durch den Schlauch hindurchströmenden Flüssigkeit zu erzeugen. Aufgrund der Vielzahl der in Strömungsrichtung betrachtet hintereinanderliegenden turbulenzerzeugenden Stellen und der Verstärkung dieses Effektes dadurch, daß die beiden gegenüberliegenden Wellen gegenphasig gewellt sind, werden verglichen mit glatten Oberflächen konventioneller Quetschventile bei wesentlich größeren Spaltweiten entsprechende Widerstandsbeiwerte erreicht. Die Verstopfungs- und Faserwischbildungsgefahr ist somit erheblich reduziert.

Durch eine Variation des von außen beaufschlagten Druckes läßt sich die Drosselwirkung der Drosselvorrichtung beliebig und einfach steuern.

Claims (8)

1. Drosselvorrichtung zur Drosselung einer Flüssigkeitsströmung in einer Leitung mit folgenden Merkmalen:

• 1.1 es ist eine Zu- und eine Abfuhrleitung vorgesehen;
• 1.2 Zu- und Abfuhrleitung sind über einen elastischen Schlauch miteinander verbunden;
• 1.3 es ist um den Schlauch eine Vorrichtung zum gezielten Verformen der Schlauchoberfläche vorgesehen, wobei
• 1.4 der Schlauch durch das Verformen eine gewellte Oberflächenform annimmt.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verformen des Schlauches ein, den Schlauch umgebender Druckkörper mit variabel einstellbarem Innendruck vorgesehen ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung durch Seile erfolgt, die den elastischen Schlauch zumindest teilweise umschlingen.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch Bereiche unterschiedlicher Steifigkeit aufweist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch Bereiche unterschiedlicher Elastizität aufweist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch Bereiche unterschiedlicher Dicke aufweist.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch eine strukturierte Innenfläche aufweist, die sich zumindestens über einen Teilbereich des Schlauches erstreckt.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verläufe unterschiedlicher Steifigkeit im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung verlaufen.